Wie genau kehrt der Fehlerstrom durch eine Person zur Quelle zurück?

Zum Vergleich sehen Sie sich die Technik der Energieverteilung für die Erdrückleitung mit einem Draht an.

Siehe auch Hochspannungs-Gleichstrom .

Dies dient nur zum Vergleich, Ihre Frage bezieht sich auf den Fall der Haushaltsspannung.

Der Durchgang von Elektronen in einem leitenden Draht ist wie ein Eimerkettentransport. Für jeden am Feuer geleerten Eimer gibt es eine lange Reihe von Eimern, die gerade weitergereicht werden.

Schieben des Eimerkettenmodells:
Ein Gleichstrom, der in einem Zweileitersystem fließt, wird durch eine Eimerkette mit zwei Ketten modelliert, wobei volle Eimer in Richtung des Feuers geleitet werden, während die andere Kette leere Eimer zurückführt.

Verschieben des Eimerkettenmodells für den Fall von einadrigem Gleichstrom :
Die Erde ist zwar kein besonders guter Leiter, aber offensichtlich ein sehr breiter Leiter.

Also: Eindraht-Gleichstrom: Das ist wie eine Eimerkette mit einer Linie, die volle Eimer in Richtung des Feuers führt, und die Rücklinie besteht aus einer riesigen Menschenmenge, die jeweils einen leeren Eimer trägt.

Leere Eimer werden der Rücklaufleitung zugeführt. Da es eine Menschenmenge gibt, scheint der Rücktransport der leeren Eimer sehr langsam zu sein, aber das liegt nur daran, dass sich der Strom verbreitert hat . Wenn es keine Bewegung der Eimer zurück zur Eimerfüllstelle geben würde, würde die Zirkulation zum Erliegen kommen.

Nehmen wir an, das Feuer wird in einer Art von Minuten gelöscht, ungefähr so ​​lange, wie es dauerte, einen gefüllten Eimer von einem Ende der Leitung zum anderen zu bringen. Dann legt jeder einzelne Eimer nur eine geringe Strecke in der Rücklaufleitung zurück. Trotzdem können wir das als geschlossenen Kreislauf zählen . Die Menge kann Eimer annehmen, weil dieselbe Menge am anderen Ende Eimer an die Eimerfüllstation übergeben kann. Die beiden sind verbunden.

Konkret zu Ihrer Frage:
Sie fragen nach Haushaltsstrom, also Wechselstrom. Es bleibt also nicht viel Zeit zwischen Stromrichtungsumkehrungen.

Es geht nicht darum, ob einzelne Ladungsträger den ganzen Weg durch den Boden schaffen.

Entscheidend ist, ob die Spannungsdifferenz es von einem Ende zum anderen schafft.

Wenn die Spannung über den Aufbau geht, wirkt es als geschlossener Stromkreis.

Ich bin mir nicht sicher, ob dies den Zweifel anspricht, der Sie quält. So wie ich es verstehe, denken Sie daran, dass die Erde als Stromleiter ein sehr breiter Leiter ist, mit einem entsprechend kleinen Strom in einzelnen Querschnitten.

Lassen Sie mich zunächst darauf hinweisen, dass die Mindestnennspannung des elektrischen Haushaltssystems 110 VAC und nicht 10 VAC beträgt. 10 VAC, 60 Hz gelten im Hinblick auf das Stromschlagrisiko als Niederspannung.

Angenommen, eine Person berührt den stromführenden Draht, wie im Bild gezeigt, der Strom fließt durch ihn und zerstreut sich in "Ringen", wie im Bild gezeigt, richtig?

Strom fließt durch die Person und zurück zum geerdeten Anschluss der Spannungsquelle durch den Boden.

(da das System an der Quelle geerdet ist, so dass die Spannungen nicht wie in einem Trenntransformator "schweben", kehrt der Fehlerstrom durch eine Person nicht wirklich zur Quelle zurück, wie mit Bleistift gezeichnet, richtig?

Das ist nicht richtig. Der Strom fließt tatsächlich durch die Person und kehrt wie gezeigt durch den Boden zur Quelle zurück, möglicherweise jedoch auf verschiedenen Wegen.

zumindest nicht alles (in dem Sinne, dass der gesamte Strom, der durch die Person ging, tatsächlich zur Quelle zurückwandert, da sich der Strom in Ringen im Boden auflöst),

Der Begriff "auflösen" in Ihrem Bild bezieht sich einfach auf die Tatsache, dass es im Boden mehrere potenzielle parallele Pfade gibt, auf denen der Strom fließen kann, wenn er sich ausbreitet. Der gesamte Strom kehrt jedoch zur Quelle zurück. Es ist jedoch zu beachten, dass Energieverteilungssysteme an mehreren Stellen geerdet sind. Daher kann der durch den Körper fließende Strom aufgeteilt werden und zu mehreren Masseverbindungspunkten zurückkehren.

Wie genau kommt der Strom zur Quelle zurück? Angenommen, der Widerstand einer Person beträgt 10 Ohm.

Wie bereits erwähnt, kehrt der Strom durch den Erdboden zur Quelle zurück. Wie viel Strom durch den Körper fließt, hängt von mehreren Faktoren ab.

Ein Faktor ist die elektrische Impedanz des Körpers, die mit der Spannung variiert. Bei 10 VAC60 Hz beträgt die Gesamtkörperimpedanz von Hand zu Fuß unter Trockenkontaktbedingungen über 5000 Ohm, wobei der größte Teil der Impedanz in der Haut liegt. Die minimale innere Impedanz des Körpers (Impedanz abzüglich der Haut) beträgt über 500 Ohm. Für alle praktischen Zwecke in Ihrem Beispiel wäre der Strom durch den Körper zur Erde also weniger als 2 mA, wenn im Erdungspfad eine Impedanz von Null angenommen wird. Ein weiterer Faktor ist, ob die Fußbekleidung der Person als Isolierung dient oder nicht. Auch die Impedanz des kann je nach örtlichen Bodenverhältnissen variieren.

Was mich wirklich verwirrt, ist, wie der Strom zur Quelle zurückkehren würde, aber wie Sie sagten, solange ein Spannungspotential vorhanden ist, WIRD der gesamte Strom zur Quelle zurückkehren, oder? Ich war verwirrt darüber, da sich der Strom nach dem Eintritt in den Boden ziemlich gleichmäßig ausbreitet, warum sollte alles zur Quelle zurückkehren, da die Erde so groß ist und das Spannungspotential in beispielsweise 50 m Entfernung von den Füßen der Person bereits 0 ist -

Sie wissen natürlich, dass es keine Spannungsdifferenz geben muss, damit Strom in einem Leiter fließt. Ebenso muss zwischen dem Fuß der Person und der Erdungsstange kein Potentialunterschied bestehen, damit Strom fließen kann.

Wenn man einen Kupferdraht, der mit dem Fuß Ihrer Person verbunden ist, unter der Erde verlegt und den Leiter mit der Erdungsstange verbindet, die die Stromquelle mit der Erde verbindet, haben sowohl der Fuß der Person als auch die Erdungsstange das gleiche Potential. Wir nennen es einfach null, weil wir das Potenzial, das wir auf der Erde haben, diesem zuordnen. Dennoch fließt Strom leicht durch die Person und kehrt durch den Kupferleiter zur Stromquelle zurück. Der Grund ist natürlich der Potentialunterschied zwischen der Hand der Person und der Erde, wobei letztere theoretisch auf dem gleichen Potential wie die Erdungsstange liegt (aber wirklich nicht, weil es immer eine gewisse Impedanz im Erdungspfad gibt). Der Boden ist einfach ein Ersatz für unseren Kupferdraht (obwohl er nie so gut ist wie der Kupferdraht).

Hoffe das hilft.